12.1 为什么需要中断与异常

第 11 章让软件反复读取状态端口，直到设备就绪。这种查询（polling）循环容易理解，但即使设备状态没有变化，CPU 仍在不断询问“准备好了吗”。中断（interrupt）是一种事件请求：CPU 暂时离开当前程序，运行处理该事件的程序，随后回到原来的工作。

用事件驱动服务替代反复检查

假设键盘每隔几千条指令才产生一个字节。紧密查询循环可以迅速发现按键，但绝大多数端口读取只会得到“未就绪”；降低查询频率能够节省 CPU 时间，却会增加按键得到处理前的延迟。

使用中断驱动 I/O 时，CPU 可以继续执行有用的前台工作。接口有数据后发出中断请求。处理器完成当前指令，保存足以返回的状态，转去执行中断服务程序（interrupt service routine, ISR），处理设备，再恢复状态并继续原程序。

中断消除了反复检查，却不会让服务变成零成本。进入中断、保存状态、执行服务程序和返回都要消耗时间。事件过于频繁时，中断开销反而可能占据主要部分。因此，设计问题不是“中断永远比查询好”，而是哪种方法能在给定事件频率下同时满足响应延迟和 CPU 占用要求。

按控制转移的来源分类

外形相似的控制转移并不都有相同来源和时序：

• 硬件中断（hardware interrupt）来自 CPU 外部。8086 的 INTR 是可屏蔽请求，NMI 是为紧急事件保留的不可屏蔽请求。

• 软件中断（software interrupt）由 INT 21H 等指令主动请求。

• 异常（exception）由 CPU 因当前指令产生，例如除法错误。

外部设备事件通常是异步（asynchronous）的：它不是当前指令造成的，CPU 会在规定的指令边界接收它。除法错误则是同步（synchronous）的：使用相同操作数再次执行同一指令，事件会在相同位置重现。

8086 的中断允许标志 IF 控制可屏蔽 INTR 的接收。清除 IF 会推迟 INTR，却不能阻止 NMI、软件 INT 或处理器检测到的异常。软件进入临界步骤并认为“已经关闭全部中断”时，必须理解这一区别。

第 12.1 节说明了控制为何离开前台程序，以及哪些事件能够引发这种转移。第 12.2 节将寻找服务程序的准确地址，并追踪被保存的机器状态。